DE10124971B4

DE10124971B4 - Schnellspanneinrichtung für eine Kreissäge

Info

Publication number: DE10124971B4
Application number: DE10124971A
Authority: DE
Inventors: Markus Hartmann; Stefan Dorner
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2013-06-20
Anticipated expiration: 2021-05-22
Also published as: US6910694B2; CH695721A5; SE521933C2; US20020170408A1; SE0201325D0; JP4112278B2; DE10124971A1; SE0201325L; JP2003025145A

Abstract

Ein Elektrowerkzeug, insbesondere Kreissägen, das eine motorisch angetriebene Hohlspindel (2) und eine Schnellspanneinrichtung aufweist. Die Schnellspanneinrichtung weist eine koaxial in der Hohlspindel (2) verschieblich gelagerte Spannspindel (4) auf, die unter Wirkung eines elastischen Elements (5) zwischen einer Spannposition und einer Wechselposition bewegbar ist. In der Spannposition der Schnellspanneinrichtung ist ein Werkzeug zwischen einem am werkzeugseitigen Ende der Spannspindel (4) angeordneten Spannflansch und der Hohlspindel (2) festgelegt. Die Schnellspanneinrichtung weist ein Ausgleichselement auf, das zumindest in der Wechselposition die Einwirkung des elastischen Elements (5) auf die Spannspindel (4) unterbricht und damit ein Funktionieren der Schnellspanneinrichtung auch bei hohen Betriebstemperaturen gewährleistet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektrowerkzeug, insbesondere Kreissäge und dergleichen, mit einem in einem Gehäuse gelagerten Motor, der eine Hohlspindel antreibt und mit einer Schnellspanneinrichtung, die eine in der Hohlspindel mit einer Betätigungsvorrichtung zusammenwirkende, koaxial verschieblich gelagerte Spannspindel aufweist, wobei die Spannspindel gegen Einwirkung eines elastischen Elements von einer ein Werkzeug zwischen einem am werkzeugseitigen Ende der Spannspindel angeordneten Spannflansch und der Hohlspindel festklemmenden Spannposition und in eine, das Werkzeug freigebende, Wechselposition bewegbar ist, wobei die Schnellspanneinrichtung ein Ausgleichselement aufweist, das in einer Wirkkette zwischen dem elastischen Element und der Betätigungsvorrichtung geschaltet ist.
Elektrowerkzeuge der oben genannten Art weisen eine Schnellspanneinrichtung auf, um einem Anwender ein handliches und werkzeugloses Auswechseln eines zur Anwendung gelangenden Werkzeuges, beispielsweise eines Kreissägeblatts, zu ermöglichen. Das Werkzeug wird durch eine Relativbewegung zwischen einer Spannspindel und einer Hohlspindel mittels eines auf der Spannspindel angeordneten Spannflansches lösbar festgelegt. Vorzugsweise weist die Schnellspanneinrichtung Mittel zum formschlüssigen Festlegen des Werkzeuges in der Schnellspanneinrichtung auf.
Ein derartiges, beispielsweise aus der DE-C2-4336620 bekanntes, Elektrowerkzeug weist einen, in einem Gehäuse gelagerten Motor, der eine Hohlspindel antreibt und eine Schnellspanneinrichtung zur Aufnahme eines Werkzeuges auf. Die Schnellspanneinrichtung weist eine in der Hohlspindel koaxial verschieblich gelagerte Spannspindel auf, die durch ein elastisches Element axial verspannt ist. Mittels eines an einem werkzeugseitig abgewandten Ende der Spannspindel angeordneten Spannhebels ist die Schnellspanneinrichtung zwischen einer Spannposition und einer Wechselposition stellbar. In der Spannposition ist das Werkzeug zwischen der Hohlspindel und einem Spannflansch festgelegt. An einem Ende mit dem der Spannhebel an einer Drehachse festgelegt ist, ist ein Exzenter angeordnet, der über einen Bolzen an der Spannspindel anliegt. Durch Schwenken des Spannhebels in die Wechselposition wird die Spannspindel durch den Exzenter gegen die Kraft des elastischen Elementes und der zwischen dem Exzenter und dem Bolzen entstehenden Reibung axial in Richtung Werkzeug verschoben. In dieser Position kann der Spannflansch ohne Zuhilfenahme eines Hilfswerkzeuges verdreht werden, um beispielsweise das Werkzeug auszuwechseln.
Vorteilhaft an dieser bekannten Lösung ist, dass das Werkzeug ohne Hilfswerkzeug, wie beispielsweise einem Gabelschlüssel, ausgewechselt werden kann. Der Anwender stellt den Spannhebel in die Wechselposition und dreht dem Spannflansch von der Spannspindel ab und kann somit das Werkzeug beispielsweise aus der Schnellspanneinrichtung entnehmen oder auch neu positionieren.
Nachteilig an der bekannten Lösung ist, dass durch Toleranzen bei der Herstellung des Elektrowerkzeuges sich die Schnellspanneinrichtung unterschiedlich verhält und bei der Endmontage nachjustiert werden muss.
Ferner wirken sich die beispielsweise bei einem zeitlich längeren Einsatz möglichen Wärmeentwicklungen mit unterschiedlichen Ausdehnungen nachteilig aus. Diese durch die Wärmeausdehnung entstandenen Ausdehnungen wirken sich negativ auf das Stellverhalten der Schnellspanneinrichtung aus. In Einzelfällen ist sogar ein Blockieren der Schnellspanneinrichtung möglich.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektrowerkzeug mit einer Schnellspanneinrichtung zu schaffen, die unempfindlich bezüglich Toleranzen ist und insbesondere auch bei starker Erwärmung des Elektrowerkzeuges sicher funktioniert.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Ausgleichselement in einer Wirkkette zwischen dem elastischen Element und der Spannspindel geschaltet ist, und zumindest in der Wechselposition die Einwirkung des elastischen Elements auf die Spannspindel unterbricht.
Dadurch, dass das Ausgleichselement in einer Wirkkette zwischen dem elastischen Element und der Spannspindel geschaltet ist und die Einwirkung des elastischen Elements in der Wechselposition auf die Spannspindel unterbrochen ist, hat die Elastizität dieses Elements keinen Einfluss auf die Spannspindel. Insbesondere sind die Rahmenbedingungen in der Wechselposition unabhängig vom zurückgelegten Weg des elastischen Elements und einer somit vorhanden Spannkraft. Auftretende Toleranzen sowie Ausdehnungen durch die Erwärmung des Elektrowerkzeuges sind durch das Ausgleichselement korrigierbar oder haben gar keinen Einfluss auf die Schnellspanneinrichtung. Damit ist ein Mittel geschaffen, beispielsweise allfällige Toleranzen oder Fehlbetätigungen zu vermindern oder gar auszuschalten.
Das Ausgleichselement ist vorteilhafterweise am werkzeugseitig abgewandten Ende der Spannspindel angeordnet, um eine einfache konstruktive Ausbildung desselben sicherzustellen. Ferner ist es von Vorteil, ein allfälliges Betätigungsteil am werkzeugseitig abgewandten Ende der Spannspindel anzuordnen. Selbstverständlich ist die Anordnung des Ausgleichselements auch zwischen einem zur Anwendung gelangenden Werkzeug und dem werkzeugseitig abgewandten Ende der Spannspindel möglich.
Vorzugsweise weist das Ausgleichselement ein Stoppelement auf, das zumindest in der Wechselposition die Spannspindel vom elastischen Element entkoppelt. Die Spannspindel legt mittels des aufschraubbaren Spannflansches das Werkzeug fest. Bei einem Wechselvorgang stellt der Anwender die Schnellspanneinrichtung durch die Betätigungsvorrichtung in die Wechselposition und schraubt die Spannflansch von der Spannspindel. Das Werkzeug wird ausgewechselt und der Spannflansch wieder aufgeschraubt und in die Spannposition gestellt. Da jedoch das Stoppelement die Spannspindel vom elastischen Element entkoppelt, erfolgt beim Verschrauben des Spannflansches keine Beeinflussung des elastischen Elements.
Das Stoppelement ist vorteilhafterweise axial, zumindest in die werkzeugseitig abgewandte Richtung, unverschieblich am werkzeugseitig abgewandten Ende der Spannspindel befestigt, um eine konstruktiv einfache Lösung zu ermöglichen und dadurch eine wirtschaftliche Herstellung zu fördern. Selbstverständlich ist es auch möglich, das Stoppelement beispielsweise werkzeugseitig axial verschieblich, oder drehbar an der Spannspindel zu lagern, jedoch mit dem Nachteil eines erhöhten konstruktiven Aufwandes.
Das Stoppelement weist vorzugsweise eine, zumindest teilweise in den axialen Projektionsbereich des werkzeugseitig abgewandte Endbereichs der Hohlspindel ragende, Anschlagschulter auf, wobei die Anschlagschulter in der Wechselposition in Kontakt mit der Stirnseite der Hohlspindel steht. Somit steht die Spannspindel in der Wechselposition an der Hohlspindel an und verhindert dadurch eine Relativbewegung der Spannspindel zur Hohlspindel in Richtung Werkzeug. Beim Wechselvorgang ist damit ein Überdrehen des Spannflansches Richtung Werkzeug. Beim Wechselvorgang ist damit ein Überdrehen des Spannflansches verunmöglicht. Ferner ist der Spannweg zwischen Hohlspindel und Spannspindel, der mittels der Betätigungsvorrichtung bewirkt wird, festgelegt. Das heisst, der Spannweg ist klar definiert.
Vorzugsweise weist das Ausgleichselement ein Übertragungselement auf, zwischen eine Wirkverbindung der Betätigungsvorrichtung und dem elastischen Element geschaltet ist. Das Übertragungselement dient der Übertragung der Spannkraft das elastische Elements zwischen der Hohlspindel und der Betätigungsvorrichtung.
Vorteilhafterweise weist das Übertragungselement eine Abstandhülse auf, die eine erste Stirnseite aufweist, die zumindest in der Wechselposition in Wirkverbindung mit dem elastischen Element steht und eine gegenüberliegende zweite Stirnseite die in Kontakt mit der Betätigungsvorrichtung steht. Die Ausbildung der Abstandhülse kann ein- oder mehrteilig sein. In einer bevorzugten Ausführung findet jedoch die einteilige Abstandhülse Anwendung, da sich hierdurch beispielsweise die Endmontage einfach gestaltet. Durch eine beispielsweise zur Hohlspindel axiale Verschiebung der Abstandhülse wird die Spannkraft des elastischen Elements auf die Spannspindel unterbrochen oder zumindest reduziert.
Vorzugsweise bildet die Abstandhülse mit ihrem werkzeugseitigen Endbereich einen Aufnahmeraum für das Stoppelement, insbesondere die Anschlagschulter, um eine kompakte Bauweise der Schnellspanneinrichtung zu gewährleisten. Ferner ist die Abstandhülse vorteilhafterweise formschlüssig mit der Spannspindel verbunden.
Um eine maximale Ausdehnung in der Spannposition der Schnellspanneinrichtung festzulegen weist die Spannspindel vorzugsweise am werkzeugseitig abgewandten Ende einen Endanschlag, der mit dem elastischen Element zusammenwirkt, auf.
Vorteilhafterweise weist das Ausgleichselement ein vom elastischen Element entkoppeltes Dämpfelement auf, das beispielsweise als Luftspalt ausgebildet ist.
Vorzugsweise weist das Ausgleichselement ein Dämpfelement auf, dessen Elastizität höher als die des elastischen Elements ist. Durch das Ausgleichselement sind die Rahmenbedingungen beim Stellen zwischen der Wechselposition und der Spannposition genau definierbar und werden zumindest teilweise vom elastischen Element und dadurch von der Relativverschiebung zwischen der Spannspindel und der Hohlspindel entkoppelt. Toleranzen, beispielweise herstellungstechnisch verursacht, sind damit ohne Einfluss auf die Schnellspanneinrichtung.
Vorteilhafterweise entspricht die Erstreckung axial zur Spannspindel des Dämpfelements etwa dem 0,01- bis 0,1-fachen des Innendurchmessers der Hohlspindel.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Teilansicht eines Elektrowerkzeugs mit einer Schnellspanneinrichtung im Querschnitt;
2 das in 1 dargestellte Ausgleichselement im Querschnitt in der Wechselposition;
3 das in 1 dargestellte Ausgleichselement im Querschnitt in der Spannposition.
In den 1 bis 3 ist eine Teilansicht eines erfindungsgemässen Elektrowerkzeugs, insbesondere Kreissäge mit einen in einem Gehäuse 1 gelagerten Schnellspanneinrichtung dargestellt.
Die Schnellspanneinrichtung weist eine motorisch angetriebene Hohlspindel 2 auf, in der koaxial eine verschieblich gelagerte Spannspindel 4 gelagert ist. Unter Wirkung eines elastischen Elements 5 ist die Spannspindel 4 gegenüber der Hohlspindel 2 zwischen einer Spannposition, die insbesondere in 3 dargestellt ist, und einer Wechselposition, siehe 1 und 2, bewegbar. Wobei in der Spannposition ein Werkzeug 3 zwischen einem am werkzeugseitigen Ende der Spannspindel 4 angeordneten Spannflansch 7 und der Hohlspindel 2 festlegbar ist. Ferner weist die Schnellspanneinrichtung ein, insgesamt mit 15 bezeichnetes, Ausgleichselement, mit einem Stoppelement und einem Übertragungselement, auf, das in der Wechselposition die Einwirkung des elastischen Elements 5 auf die Spannspindel 4 unterbricht.
Die Spannspindel 4 weist am werkzeugseitigen Ende ein Aussengewinde 6, das mit einem am Spannflansch 7 angeordneten Innengewinde zusammenwirkt, auf. Am gegenüberliegenden Ende weist die Spannspindel 4 eine, in den axialen Projektionsbereich des werkzeugseitig abgewandte Endbereichs der Hohlspindel 2 ragendes Stoppelement, insbesondere Anschlagschulter 9, auf. Die Anschlagschulter 9 ist in der Wechselposition in Kontakt mit der Stirnseite der Hohlspindel 2, wie dies insbesondere in 2 dargestellt ist. Insgesamt weist die zylinderförmige Spannspindel 4 einen Aussendurchmesser auf, der kleiner als der Innendurchmesser der Hohlspindel 2 ist. Zwischen den beiden Enden weist die Spannspindel 4 zwei Führungsbereiche 11 auf, deren zylinderförmige Mantelflächen einen Durchmesser aufweisen, der etwa dem Innendurchmesser der Hohlspindel 2 entspricht und somit die etwa mittige Führung der Spannspindel 4 in der Hohlspindel 2 sicherstellt.
Die Hohlspindel 2 ist durch zwei Kugellager 12 drehbar am Gehäuse 1 festgelegt. Mittels eines drehfest an der Hohlspindel 2 befestigten Zahnrads 13 erfolgt die Kraftübertragung von einem nicht dargestellten Motor, beispielsweise Elektromotor, auf die Hohlspindel 2. Durch die Hohlspindel 2 wird das Drehmoment auf das Werkzeug 3 übertragen. Am werkzeugseitig abgewandten Endbereich der Hohlspindel 2 ist ein O-Ring, insbesondere Sprengring, angeordnet, der als Endanschlag 20 für das elastische Element 5 wirkt.
Das elastische Element 5 ist beispielsweise ein O-förmiges Federpaket, das in einer, gegen das werkzeugseitig abgewandte Ende hin offenen Einschnürung 25 der Hohlspindel 2 gelagert ist.
Am werkzeugseitig abgewandten Ende der Hohlspindel 2 ist das Ausgleichselement 15 mit einer, die Anschlagschulter 9 der Spannspindel 4 aufnehmenden, topfartigen Abstandhülse 16, die als Übertragungselement zwischen einer Betätigungsvorrichtung 24 und der Spannspindel 4 sowie zwischen der Betätigungsvorrichtung 24 und dem elastischen Element 5 wirkt, angeordnet. Der hülsenförmige Bereich 17 der Abstandhülse 16 bildet mit seiner werkzeugseitigen freien Stirnfläche 18 eine Anschlagfläche. Ferner weist das Ausgleichselement 15 einen O-förmigen, zwischen der Stirnfläche 18 und dem werkzeugseitig abgewandten Ende des elastischen Elements 5 gelagerten Lastring 21, beziehungsweise Stützscheibe, auf. Der Lastring 21 erstreckt sich radial von der Aussenkontur der Hohlspindel 2 bis etwa zum maximalen Aussenumfang der Abstandhülse 16. Ausserdem weist das Ausgleichselement 15 einen O-förmigen Abstandring 22 auf, dessen Innendurchmesser grösser als der Aussendurchmesser des Endanschlags 20 ausgebildet ist. Der Abstandring 22 ist zuammen mit dem Stoppelement, insbesondere der Anschlagschulter 9, einem Aufnahmeraum 29 innerhalb der Abstandhülse 16 angeordnet und schliesst werkzeugseitig mit der Anschlagschulter 9 ein Dämpfelement 23 mit einer sich axial zur Spannspindel 4 erstreckenden Länge d ein. Das Dämpfelement 23 weist eine höhere Elastizität auf als das elastische Element 5, beispielsweise Gummi. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Dämpfelement 23 ein Luftspalt. Die Länge d entspricht etwa dem 0.05-fachen des Innendurchmessers der Hohlspindel 2.
Zum Stellen der Schnellspanneinrichtung weist dieselbe beispielsweise die, am werkzeugseitig abgewandten Ende der Spannspindel 4 angeordnete, und insgesamt mit 24 bezeichnete, Betätigungsvorrichtung auf, wie dies insbesondere aus 1 hervorgeht. Die Betätigungsvorrichtung 24 weist einen, exzentrisch am Gehäuse 1 verschwenkbar gelagerte Handteil 25 und eine Exzenterrolle 26 auf. Die Exzenterrolle 26 weist eine mit der Abstandhülse 16 in Kontakt bringbare Kontaktfläche 27 auf. Dadurch, dass die Kontaktfläche 27 exzentrisch zur Schwenkachse des Handteils 25 ausgebildet ist, erfolgt durch ein Verschwenken des Handteils 25 eine axiale Bewegung der Abstandshülse 16.
Durch die Abstandhülse 16 wird die in der Wechselposition der Schnellspanneinrichtung die von der Exzenterrolle 26 auf die Abstandhülse 16 wirkende Kraft auf das elastische Element 5 eingeleitet. Somit wird die Vorspannung der Spannspindel 4 gegenüber der Hohlspindel 2 aufgehoben, da die Spannspindel 4 durch die Abstandhülse 16 vom elastischen Element 5 entkoppelt ist.
Die Anschlagschulter 9 ist einteilig mit der Spannspindel 4 ausgebildet. Bei der Montage der Schnellspanneinrichtung wird die Abstandhülse 16 über die Anschlagschulter 9 gefahren und danach der Abstandring 22 eingepresst. Dadurch ist die Spannspindel 4 formschlüssig mit der Abstandhülse 16 verbunden. Die Spannspindel 4 weist jedoch im Aufnahmeraum 29 der Abstandhülse 16 axial eine begrenzte Bewegungsfreiheit auf.
In der Wechselposition, die insbesondere in 1 und 2 dargestellt ist, drückt die Exzenterrolle 26 mittels der Kontaktfläche 27 auf die Abstandhülse 16. Die axial unverschieblich am Gehäuse festgelegte Hohlspindel 2 und die Abstandhülse 16 nehmen in der Wechselposition die Spannkraft des elastischen Elements 5 auf. Die Spannspindel 4 steht in der Wechselposition mittels des Stoppelements, insbesondere der Anschlagschulter 9, mit der werkzeugseitig abgewandten Stirnseite der Hohlspindel 2 in Kontakt. Da zwischen der Abstandhülse 16 und der Spannspindel 4 ein Spiel besteht, wie insbesondere aus 2 ersichtlich, muss dies nicht immer erfüllt sein. Da die Spannspindel 4 gegenüber der Hohlspindel 2 keine Vorspannung mehr aufweist, ist ein Abschrauben des Spannflansches 7 ohne grossen Kraftaufwand oder Hilfsmittel möglich.
In der insbesondere in 3 dargestellten Spannposition steht die Kontaktfläche 27 der Exzenterrolle 26 nicht in Kontakt mit der Abstandhülse 16. Das elastische Element 5 spannt einerseits die Abstandhülse 16 gegenüber der Hohlspindel 2 sowie andererseits die Spannspindel 4 gegenüber der Hohlspindel 2 vor. Das Werkzeug 3 wird in der Spannsposition, über die Hohlspindel 2, den Spannspindel 4 und den daran aufgeschraubten Spannflansch 7 durch das zwischengeschaltete elastische Element 5 festgespannt.

Claims

Elektrowerkzeug, insbesondere Kreissäge und dergleichen, mit einem in einem Gehäuse (1) gelagerten Motor der eine Hohlspindel (2) antreibt und mit einer Schnellspanneinrichtung die eine in der Hohlspindel (2) mit einer Betätigungsvorrichtung (24) zusammenwirkende, koaxial verschieblich gelagerte Spannspindel (4) aufweist, wobei die Spannspindel (4) gegen Einwirkung eines elastischen Elements (5) von einer ein Werkzeug (3) zwischen einem am werkzeugseitigen Ende der Spannspindel (4) angeordneten Spannflansch (7) und der Hohlspindel (2) festklemmenden Spannposition und in eine, das Werkzeug (3) freigebende, Wechselposition bewegbar ist, wobei die Schnellspanneinrichtung ein Ausgleichselement (15) aufweist, das in einer Wirkkette zwischen dem elastischen Element (5) und der Betätigungsvorrichtung (24) geschaltet ist, und zumindest in der Wechselposition die Einwirkung des elastischen Elements (5) auf die Spannspindel (4) unterbricht.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (15) am werkzeugseitig abgewandten Ende der Spannspindel (4) angeordnet ist.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (15) ein Stoppelement aufweist, das zumindest in der Wechselposition die Spannspindel (4) vom elastischen Element (5) entkoppelt.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoppelement axial, zumindest in die werkzeugseitig abgewandte Richtung, unverschieblich am werkzeugseitig abgewandten Ende der Spannspindel (4) befestigt ist.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoppelement eine, zumindest teilweise in den axialen Projektionsbereich des werkzeugseitig abgewandte Endbereichs der Hohlspindel (2) ragende, Anschlagschulter (9) aufweist, wobei die Anschlagschulter (9) in der Wechselposition in Kontakt mit der Stirnseite der Hohlspindel (2) steht.
Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichelement (15) ein Übertragungselement aufweist, das zwischen eine Wirkverbindung der Betätigungsvorrichtung (24) und dem elastischen Element (5) geschaltet ist.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement eine Abstandhülse (16) aufweist, die eine erste Stirnseite (18) aufweist, die zumindest in der Wechselposition in Wirkverbindung mit dem elastischen Element (5) steht und eine gegenüberliegende zweite Stirnseite, die in Kontakt mit der Betätigungsvorrichtung steht.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandhülse (16) mit ihrem werkzeugseitigen Endbereich einen Aufnahmeraum (29) für das Stoppelement, insbesondere für die Anschlagschulter (9) bildet.
Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannspindel (4) am werkzeugseitig abgewandten Ende einen Endanschlag (20), der mit dem elastischen Element (5) zusammenwirkt, aufweist.